CN104324936A - 一种回转式污染土热解析实验装置和实验方法 - Google Patents

一种回转式污染土热解析实验装置和实验方法 Download PDF

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CN104324936A CN201410572923.4A CN201410572923A CN104324936A CN 104324936 A CN104324936 A CN 104324936A CN 201410572923 A CN201410572923 A CN 201410572923A CN 104324936 A CN104324936 A CN 104324936A
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Abstract

本发明涉及一种回转式污染土热解析实验装置和实验方法,包括对污染土进行高温热解析的回转窑、进料装置、气体处理装置;回转窑的回转中心线与水平面之间设有倾角;在回转窑的出料端设有燃烧器,在回转窑的进料端设有与进料口连通的气体收集室;进料装置包括给料机和进料导管;气体处理装置包括引风机、气体过滤装置、气体冷却装置、气体采样口和流量计。本发明的有益效果是:采用适合于实验室内使用的、可连续运行的、分段高温热解析实验装置,对含有有机物、重金属等各种类型污染土进行分析,可获得不同类别污染土的热脱附参数,实现污染土热解析修复处理过程的精密控制和连续运行的全方位调控和参数优化。

Description

一种回转式污染土热解析实验装置和实验方法
技术领域
本发明属于固体废弃物再利用领域,尤其涉及一种回转式污染土热解析实验装置和实验方法。
背景技术
土壤是人类赖以生存的物质基础,是人类生态环境的重要组成部分。随着工农业的发展和城市化进程的扩大,农业上化肥农药的广泛使用、工业废水中有毒有害物质侵袭农田、固体废物堆放填埋引起的有毒有害物质的泄漏等,使各种污染物质通过不同途径在土壤中不断积累,土壤净化能力日趋饱和,土壤质量明显下降,我国土壤污染状况已开始对土地资源可持续利用与农产品生态安全构成威胁。据统计,全国受有机污染物(农药、石油烃和PAHs)污染的农田达3.6×107hm2,这些污染场地表现出类型多、污染源复杂、危害面广等特点,全国每年因土壤污染而损失的粮食达1.2×1010kg。土壤污染不仅导致农产品品质下降,危害人体健康,还导致大气和水体环境污染。土壤污染具有典型的定时炸弹性质,一旦大面积爆发,将会对国家可持续发展造成难以估量的影响,因此,如何合理处置污染土壤成为当前急需解决的问题,开展污染土壤处置技术研究刻不容缓。污染土壤的修复技术研究正在成为世界各国研究的重点,同样也是我国在环保领域的一个重要课题和研究方向。
国内目前对有机污染土的处理技术主要有:热解析技术、高级氧化技术以及生物抽提、生物修复等。热解析技术因其具有处理效率高、无二次污染、修复后土壤可利用的特点,已被国外发达国家普遍应用于有机污染土的修复行业,我国也有了热解析技术和设备的报道。但是,目前开发的热解析装置温度在600度以下,由于很多污染场地都是有机物与重金属复合型污染,故现有的热解析装置对于很多高挥发特性的有机污染土及重金属污染物来说,并不能达到完全热脱附的效果。即:现有的热解析实验装置不具有广谱适应性。因此,研发一套适用于有机物与重金属复合型污染土的、可连续运行的分段热解析装置,探索不同类别污染土的热脱附参数显得尤为必要。
发明内容
本发明的目的是提出一种回转式污染土热解析实验装置和实验方法的技术方案。提供一种适合于有机物、重金属等各种类型的污染土的分段热解析实验装置和实验方法,针对不同的污染物类型,优化热脱附的运行参数,实现自动化、连续控制。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:一种回转式污染土热解析实验装置,用于收集有机污染土热解析产生的气体,包括对污染土进行高温热解析的回转窑、进料装置、气体处理装置;所述回转窑设有进料端和出料端,回转窑的回转中心线与水平面之间设有倾角、且回转窑的进料端高于出料端;在回转窑的进料端设有进料口,在回转窑的出料端设有出料口;在回转窑的出料端设有燃烧器,在回转窑的进料端设有与进料口连通的气体收集室;
所述进料装置包括给料机和进料导管,所述进料导管的一端连接给料机的出料口,进料导管的另一端伸入回转窑的进料口;
所述气体处理装置包括引风机、气体过滤装置、气体冷却装置、气体采样口和流量计,所述气体过滤装置的进气口通过管道连接所述气体收集室,气体过滤装置的出气口通过管道连接所述气体冷却装置的进气口,气体冷却装置的出气口通过管道连接所述引风机,在气体冷却器的出气口处设有所述气体采样口和温度计。
更进一步,为了保证回转窑炉管的耐高温性能,所述回转窑包括刚玉炉管,在所述刚玉炉管内设有一层莫来石耐火层,在刚玉炉管外包覆有内层氧化铝纤维保温材料,在所述内层氧化铝纤维保温材料外包覆有不锈钢外筒,在所述不锈钢外筒外包覆有外层氧化铝纤维保温材料,在所述外层氧化铝纤维保温材料外包覆有不锈钢外套。
更进一步,为了使物料在进入回转窑时不散落到炉管外,所述回转窑的进料口是端口向内收缩的锥形口,所述进料导管伸入进料口的锥形口。
更进一步,为了使被测试的污染土均匀、松散的进入回转窑,所述给料机是设有螺旋给料辐板的螺旋给料机,在螺旋给料机的转轴上安装有两件所述螺旋给料辐板,两件螺旋给料辐板之间在转轴上的相位角为180°;在每件螺旋给料辐板上设有多个犁刀槽,两件螺旋给料辐板上的犁刀槽沿转轴的轴向位置互相交错。
更进一步,为了保证热解析排放气体的冷却与净化,所述气体过滤装置包括旋风离心机、陶瓷过滤器,所述气体冷却装置是水冷式冷却器,所述旋风离心机的进气口通过管道连接所述气体收集室,旋风离心机的出气口通过管道连接所述陶瓷过滤器的进气口,陶瓷过滤器的出气口通过管道连接所述水冷式冷却器的进气口;所述流量计设置在连接陶瓷过滤器与水冷式冷却器的管道上。
更进一步,为了在热解析实验中加入热解析气氛气体,在回转窑的出料端设有连通所述燃烧器的燃烧混合室,在所述燃烧混合室设有热解析气氛气体输入口,所述热解析气氛气体输入口通过设有减压阀和流量控制阀的管道连接热解析气氛气体的气源。
更进一步,为了调整物料在回转窑中的加热时间,所述回转窑的回转中心线与水平面之间设有2°~7°的可调节倾角。
更进一步,为了满足热解析实验的温度要求,所述回转窑的加热温度不低于1600℃;在回转窑的前部、中部和后部各设有一个测温点,在所述测温点设有温度传感器。
一种污染土热解析实验方法,所述方法采用上述的一种回转式污染土热解析实验装置,所述热解析实验方法包括:
(1)将污染土分为四类:低沸点有机物类污染土、中等沸点有机物污染土、含有汞的污染土、高沸点有机物类污染土;
(2)将污染土加热至热解析实验温度范围,低沸点有机物类污染土的所述热解析温度范围为100℃~240℃,中等沸点有机物污染土和含有汞的污染土的热解析温度范围为200℃~400℃,高沸点有机物类污染土的热解析温度范围为400℃~1600℃;
(3)使污染土在所述热解析实验温度下保持至少30min;
(4)在热解析过程中加入热解析气氛气体,热解析气氛气体包括氧气、二氧化碳、水蒸气、氮气。
更进一步,所述低沸点有机物类污染土是含有苯、甲苯、氯仿、酯类、酮类、脂肪烃、醇类的污染土,对低沸点有机物类污染土在所述热解析温度范围内进行多次热解析实验,每次热解析实验的温度间隔为10℃,低沸点有机物类污染土的热解析气氛气体为空气;
所述中等沸点有机物污染土中含有多种有机溶剂类物质的污染土,所述有机溶剂类物质包括芴、芘、蒽,对中沸点有机物类污染土在所述热解析温度范围内进行多次热解析实验,每次热解析实验的温度间隔为20℃,中沸点有机物类污染土的热解析气氛气体为氧气2.9~3.3%、二氧化碳24.0~24.5%、水蒸气7.6~8.0%,其余为氮气;
对所述含有汞的污染土在所述热解析温度范围内进行多次热解析实验,每次热解析实验的温度间隔为20℃,中沸点有机物类污染土的热解析气氛气体为氧气2.9~3.3%、二氧化碳24.0~24.5%、水蒸气7.6~8.0%,其余为氮气;
所述高等沸点有机物污染土中含有多芳环物质的污染土,所述多芳环物质包括苯并芘,二苯并蒽、有机农药BHC、DDT,对高沸点有机物类污染土在所述热解析温度范围内进行多次热解析实验,每次热解析实验的温度间隔不大于50℃,高沸点有机物类污染土的热解析气氛气体为氧气2.5~3.0%、二氧化碳24.8~25.3%、水蒸气8.0~8.5%,其余为氮气。
本发明的有益效果是:采用适合于实验室内使用的、可连续运行的、分段高温热解析实验装置和实验方法,对含有有机物、重金属等各种类型污染土进行分析,可获得不同类别污染土的热脱附参数,实现污染土热解析修复处理过程的精密控制和连续运行的全方位调控和参数优化。
下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。
附图说明
图1是本发明结构图,回转窑筒体的上半部为剖视;
图2是本发明给料机转轴和螺旋给料辐板结构图。
具体实施方式
一种回转式污染土热解析实验装置,用于收集有机污染土热解析产生的气体,包括对污染土进行高温热解析的回转窑、进料装置、气体处理装置;所述回转窑设有进料端和出料端,回转窑的回转中心线与水平面之间设有倾角、且回转窑的进料端高于出料端;在回转窑的进料端设有进料口,在回转窑的出料端设有出料口;在回转窑的出料端设有燃烧器,在回转窑的进料端设有与进料口连通的气体收集室;
所述进料装置包括给料机和进料导管,所述进料导管的一端连接给料机的出料口,进料导管的另一端伸入回转窑的进料口;
所述气体处理装置包括引风机、气体过滤装置、气体冷却装置、气体采样口和流量计,所述气体过滤装置的进气口通过管道连接所述气体收集室,气体过滤装置的出气口通过管道连接所述气体冷却装置的进气口,气体冷却装置的出气口通过管道连接所述引风机,在气体冷却器的出气口处设有所述气体采样口和温度计。
实施例一:
如图1、图2,一种回转式污染土热解析实验装置,用于收集有机污染土热解析产生的气体,包括对污染土进行高温热解析的回转窑、进料装置、气体处理装置。
所述回转窑筒体的长度L=3200mm,回转窑包括刚玉炉管11,在所述刚玉炉管内设有一层莫来石耐火层12,在刚玉炉管外包覆有内层氧化铝纤维保温材料13,在所述内层氧化铝纤维保温材料外包覆有不锈钢外筒14,在所述不锈钢外筒外包覆有外层氧化铝纤维保温材料15,在所述外层氧化铝纤维保温材料外包覆有不锈钢外套16。回转窑设有进料端和出料端,回转窑的回转中心线与水平面之间设有2°~7°的可调节倾角α,且回转窑的进料端高于出料端。在回转窑的进料端设有进料口17,回转窑的进料口是端口向内收缩的锥形口,进料口的端口直径D1=133mm,回转窑炉膛直径D=200mm,进料口的端口直径是回转窑炉膛直径的2/3;在回转窑的出料端设有出料口18。
在回转窑的出料端设有燃烧器20。
在回转窑的出料端设有连通所述燃烧器的燃烧混合室21,在所述燃烧混合室设有热解析气氛气体输入口22,所述热解析气氛气体输入口通过设有减压阀23和流量控制阀24的管道25连接热解析气氛气体的气源,接热解析气氛气体的气源有高压气瓶提供;所述热解析气氛气体包括氮气、氧气、二氧化碳气体。
回转窑的加热温度不低于1600℃;在回转窑的前部、中部和后部各设有一个测温点,在每个测温都点设有温度传感器26。
在回转窑的进料端设有与进料口连通的气体收集室30。所述气体收集室与回转窑的刚玉炉管之间设有高温密封法兰31,在气体收集室上设有观察窗32。
所述进料装置包括给料机40和进料导管41,所述进料导管的一端连接给料机的出料口,进料导管的另一端伸入回转窑的进料口的锥形口。
所述给料机是设有螺旋给料辐板的螺旋给料机,如图2所示,在螺旋给料机的转轴42上安装有两件所述螺旋给料辐板43、44(为了清楚表示两件螺旋给料辐板,螺旋给料辐板44标示了阴影线),两件螺旋给料辐板之间在转轴上的相位角为180°;在每件螺旋给料辐板上设有多个犁刀槽45、46(45表示螺旋给料辐板43的犁刀槽,46表示螺旋给料辐板44的犁刀槽),两件螺旋给料辐板上的犁刀槽沿转轴的轴向位置互相交错。
所述气体处理装置包括引风机50、气体过滤装置、气体冷却装置、气体采样口和流量计。所述气体过滤装置包括旋风离心机51、陶瓷过滤器52,所述气体冷却装置是水冷式冷却器53,所述旋风离心机的进气口通过管道连接所述气体收集室,旋风离心机的出气口通过管道连接所述陶瓷过滤器的进气口,陶瓷过滤器的出气口通过管道连接所述水冷式冷却器的进气口;所述流量计54设置在连接陶瓷过滤器与水冷式冷却器的管道上。水冷式冷却器的出气口通过管道连接所述引风机,在水冷式冷却器的出气口处设有气体采样口55和温度计56。
本装置的给料机采用带有犁刀槽的螺旋给料辐板,两件螺旋给料辐板上的犁刀槽沿转轴的轴向位置互相交错,可有效实现螺旋给料功能,又破坏了污染土中由于含有有机污染物和含水率波动具有的粘性,使被测试的污染土均匀、松散的进入回转窑,并可实现准确的定量控制。
为保证物料在回转窑旋转过程中不流出炉外,回转窑的进料口是端口向内收缩的锥形口,保证了污染土随着窑体的转动顺利分布在窑内,从而实现了热脱附均匀性。
回转窑主体采用双层壳体结构,炉膛采用1800氧化铝多晶纤维材料,炉管采用刚玉管、两端采用316S不锈钢,炉管与法兰采用高温硅橡胶密封。
分段高温热解析系统采用倾斜的回转窑式,回转窑的长径比、倾斜角度和转速范围根据热解析温度、进料土壤的密度及运行时间计算,与单位时间内单位质量土壤的运行轨迹吻合,保证了连续作业情况下热脱附均匀性和热处理效率,回转窑的倾斜角度和转速均可根据实际采用螺旋+犁刀进料,破坏了污染土中由于含有有机污染物和含水率波动具有的粘性,可准确定量控制。
分段高温热解析系统采用倾斜的回转窑式,回转窑的长径比、倾斜角度和转速范围根据热解析温度、进料土壤的密度及运行时间计算得出,与单位时间内单位质量土壤的运行轨迹吻合,保证了连续作业情况下热脱附均匀性和热处理效率,回转窑的倾斜角度和转速均可根据实际的污染土含水率、密度等进行手工调整。
分段高温热解析系统的燃烧器设置在出料端,物料从进料端向出料端倾斜运动的过程中,物料经过高、中、低三个阶段,分段将污染物脱附出来,保证了连续分析的准确性。
分段高温热解析系统的温度可在控制面板上手工设定。分段高温热解析系统的温度范围为100℃~1600℃,以保证不同类别污染土的处理需求。在回转窑的前部、中部和后部各的测温点上采用50段程序控温系统,实现了对回转窑内加热温度的精确控制。根据不同的污染土类别,设定不同的热脱附温度。温度设定后,燃烧器开始喷入燃料加热炉体,当达到设定温度后,燃烧器自动停止。
高温热解析气氛可采用氮气、氧气、二氧化碳等单组份气体或复配气体,气体通过减压、流量控制进入燃烧混合室,以保证高温热解析的温度保持恒定;
热解析产生的气体经过旋风分离、陶瓷过滤器净化、水冷后,一部分气体从气体采样口被取出,供色谱分析;其他气体经引风机排放。
本装置还可应用于烧制低碳水泥及废弃物水泥窑协同处置模拟实验。
本装置的运行方式如下:
第一阶段,参数设定:开启设定系统,设定热解析的温度、回转窑转速及热解析时间。
第二阶段,预热及热解析:热解析的温度、回转窑转速及热解析时间设定后,燃烧器开始喷入燃料加热炉体,当达到设定温度后,燃烧器自动停止。
第三阶段,物料预热及进料:开启进料装置,通过给料机将污染土打散,使污染土定量均匀进料。物料进入回转窑的低温段,开始热解析。随着回转窑的转动,逐渐达到高温端,然后出料。
第四阶段,烟气处理:气体经过旋风分离、陶瓷过滤器净化、水冷后,一部分分流供色谱分析;其他气体排放。
 
一种污染土热解析实验方法,所述方法采用实施例一所述的一种回转式污染土热解析实验装置,所述热解析实验方法包括:
(1)将污染土分为四类:低沸点有机物类污染土、中等沸点有机物污染土、含有汞的污染土、高沸点有机物类污染土;
(2)将污染土加热至热解析实验温度范围,低沸点有机物类污染土的所述热解析温度范围为100℃~240℃,中等沸点有机物污染土和含有汞的污染土的热解析温度范围为200℃~400℃,高沸点有机物类污染土的热解析温度范围为400℃~1600℃;
(3)使污染土在所述热解析实验温度下保持至少30min;
(4)在热解析过程中加入热解析气氛气体,热解析气氛气体包括氧气、二氧化碳、水蒸气、氮气。
所述低沸点有机物类污染土是含有苯、甲苯、氯仿、酯类、酮类、脂肪烃、醇类的污染土,对低沸点有机物类污染土在所述热解析温度范围内进行多次热解析实验,每次热解析实验的温度间隔为10℃,低沸点有机物类污染土的热解析气氛气体为空气;
所述中等沸点有机物污染土中含有多种有机溶剂类物质的污染土,所述有机溶剂类物质包括芴、芘、蒽,对中沸点有机物类污染土在所述热解析温度范围内进行多次热解析实验,每次热解析实验的温度间隔为20℃,中沸点有机物类污染土的热解析气氛气体为氧气2.9~3.3%、二氧化碳24.0~24.5%、水蒸气7.6~8.0%,其余为氮气;
对所述含有汞的污染土在所述热解析温度范围内进行多次热解析实验,每次热解析实验的温度间隔为20℃,中沸点有机物类污染土的热解析气氛气体为氧气2.9~3.3%、二氧化碳24.0~24.5%、水蒸气7.6~8.0%,其余为氮气;
所述高等沸点有机物污染土中含有多芳环物质的污染土,所述多芳环物质包括苯并芘(沸点475℃)、二苯并蒽(沸点518℃)、有机农药BHC、DDT,对高沸点有机物类污染土在所述热解析温度范围内进行多次热解析实验,每次热解析实验的温度间隔不大于50℃,高沸点有机物类污染土的热解析气氛气体为氧气2.5~3.0%、二氧化碳24.8~25.3%、水蒸气8.0~8.5%,其余为氮气。
本发明的污染土热解析实验方法采用实施例一所述的一种回转式污染土热解析实验装置,对污染土进行热解析实验;在回转窑中将污染土加热适当的时间,在加热过程中加入热解析气氛气体。对经过热解析实验的污染土进行检测分析,测定对污染土的热解析的效果,为工业化的污染土热解析装置提供运行参数和依据。对热解析实验排出的气体进行检测分析,为热解析污染土的排放气体提供净化处理的依据和参数。
在热解析实验进行之前,首先对污染土进行分类,通过土壤成测定析仪器测定土壤中主要污染物的成分。
 
实施例二:
一种污染土热解析实验方法,所述污染土经GC-MS测定属于低沸点有机物类污染土;污染土有机污染物中含有苯53.27mg/kg、甲苯12.88mg/kg、其他6.45 mg/kg。
将回转窑的倾角α调节至3.5°,使污染土在通过回转窑的时间控制在30min,即使污染土在热解析实验温度下保持30min。
从燃烧混合室的热解析气氛气体输入口输入空气。
将污染土通过给料机均匀加入回转窑进行热加热,被加热处理后的污染土从回转窑的出料口排出。
对污染土分别进行11次热解析实验,11次热解析实验的热解析温度分别为100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃。
对经过热解析实验的污染土进行检测分析,测定对污染土的热解析的效果,测定结果显示,在热解析温度为130℃的热解析实验获得最佳的污染物脱除效果;处理后的土中污染物含量为苯10.98 mg/kg、甲苯与其他污染物未检出。
经过对热解析实验排出的气体进行检测分析,排出气体经过焚烧后基本为CO2,可排放入大气。
 
实施例三:
一种污染土热解析实验方法,所述污染土经GC-MS测定属于中沸点有机物类污染土;污染土中含有芴49.15mg/kg、芘19.8 mg/kg、蒽13.5mg/kg。
将回转窑的倾角α调节至3°,使污染土在通过回转窑的时间控制在30min,即使污染土在热解析实验温度下保持30min。
从燃烧混合室的热解析气氛气体输入口输入热解析气氛气体,热解析气氛气体中含有氧气3.1%、二氧化碳24.2%、水蒸气7.8%,其余为氮气。
将污染土通过给料机均匀加入回转窑进行热加热,被加热处理后的污染土从回转窑的出料口排出。
对污染土分别进行11次热解析实验,11次热解析实验的热解析温度分别为200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃、360℃、380℃、400℃。
对经过热解析实验的污染土进行检测分析,测定对污染土的热解析的效果,测定结果显示,在热解析温度为350℃的热解析实验获得最佳的污染物脱除效果;处理后的土中污染物含量为芴7.03mg/kg、芘1.2mg/kg、蒽0.04mg/kg。
经过对热解析实验排出的气体进行检测分析,排出气体经过焚烧后基本为CO2,可排放入大气。
 
实施例四:
一种污染土热解析实验方法,所述污染土经冷原子吸收分光光度法测定属于含有汞的污染土;污染土中含有汞32.41mg/kg。
将回转窑的倾角α调节至3.5°,使污染土在通过回转窑的时间控制在30min,即使污染土在热解析实验温度下保持30min。
从燃烧混合室的热解析气氛气体输入口输入热解析气氛气体,热解析气氛气体中含有氧气3.1%、二氧化碳24.2%、水蒸气7.8%,其余为氮气
将污染土通过给料机均匀加入回转窑进行热加热,被加热处理后的污染土从回转窑的出料口排出。
对污染土分别进行11次热解析实验,11次热解析实验的热解析温度分别为200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃、360℃、380℃、400℃。
对经过热解析实验的污染土进行检测分析,测定对污染土的热解析的效果,测定结果显示,在热解析温度为400℃的热解析实验获得最佳的污染物脱除效果;处理后的土中污染物汞未检出。
经过对热解析实验排出的气体进行检测分析,排出气体主要包含有汞蒸气,可采用用Na2S或NaHS吸收后再处理。
 
实施例五:
一种污染土热解析实验方法,所述污染土经GC-MS测定属于高沸点有机物类污染土;污染土中含有多芳环物质,包括苯并芘56.11mg/kg,二苯并蒽38.74 mg/kg、有机农药BHC12.39 mg/kg。
将回转窑的倾角α调节至3.5°,使污染土在通过回转窑的时间控制在30min,即使污染土在热解析实验温度下保持30min。
从燃烧混合室的热解析气氛气体输入口输入热解析气氛气体,热解析气氛气体中含有氧气2.7%、二氧化碳25.1%、水蒸气8.2%,其余为氮气
将污染土通过给料机均匀加入回转窑进行热加热,被加热处理后的污染土从回转窑的出料口排出。
对污染土分别进行25次热解析实验,25次热解析实验的热解析温度为400℃~1600℃,每次热解析实验的温度间隔为50℃。
对经过热解析实验的污染土进行检测分析,测定对污染土的热解析的效果,测定结果显示,在热解析温度为1200℃的热解析实验获得最佳的污染物脱除效果;处理后的土中污染物含量为苯并芘11.02 mg/kg,二苯并蒽6.61 mg/kg、有机农药BHC3.09 mg/kg。
经过对热解析实验排出的气体进行检测分析,排出气体主要包含有PAHs,可采用1400℃焚烧法处理。

Claims (10)

1.一种回转式污染土热解析实验装置,用于收集有机污染土热解析产生的气体,包括对污染土进行高温热解析的回转窑、进料装置、气体处理装置;其特征在于,所述回转窑设有进料端和出料端,回转窑的回转中心线与水平面之间设有倾角、且回转窑的进料端高于出料端;在回转窑的进料端设有进料口,在回转窑的出料端设有出料口;在回转窑的出料端设有燃烧器,在回转窑的进料端设有与进料口连通的气体收集室;
所述进料装置包括给料机和进料导管,所述进料导管的一端连接给料机的出料口,进料导管的另一端伸入回转窑的进料口;
所述气体处理装置包括引风机、气体过滤装置、气体冷却装置、气体采样口和流量计,所述气体过滤装置的进气口通过管道连接所述气体收集室,气体过滤装置的出气口通过管道连接所述气体冷却装置的进气口,气体冷却装置的出气口通过管道连接所述引风机,在气体冷却器的出气口处设有所述气体采样口和温度计。
2.根据权利要求1所述的一种回转式污染土热解析实验装置,其特征在于,所述回转窑包括刚玉炉管,在所述刚玉炉管内设有一层莫来石耐火层,在刚玉炉管外包覆有内层氧化铝纤维保温材料,在所述内层氧化铝纤维保温材料外包覆有不锈钢外筒,在所述不锈钢外筒外包覆有外层氧化铝纤维保温材料,在所述外层氧化铝纤维保温材料外包覆有不锈钢外套。
3.根据权利要求1所述的一种回转式污染土热解析实验装置,其特征在于,所述回转窑的进料口是端口向内收缩的锥形口,所述进料导管伸入进料口的锥形口。
4.根据权利要求1所述的一种回转式污染土热解析实验装置,其特征在于,所述给料机是设有螺旋给料辐板的螺旋给料机,在螺旋给料机的转轴上安装有两件所述螺旋给料辐板,两件螺旋给料辐板之间在转轴上的相位角为180°;在每件螺旋给料辐板上设有多个犁刀槽,两件螺旋给料辐板上的犁刀槽沿转轴的轴向位置互相交错。
5.根据权利要求1所述的一种回转式污染土热解析实验装置,其特征在于,所述气体过滤装置包括旋风离心机、陶瓷过滤器,所述气体冷却装置是水冷式冷却器,所述旋风离心机的进气口通过管道连接所述气体收集室,旋风离心机的出气口通过管道连接所述陶瓷过滤器的进气口,陶瓷过滤器的出气口通过管道连接所述水冷式冷却器的进气口;所述流量计设置在连接陶瓷过滤器与水冷式冷却器的管道上。
6.根据权利要求1所述的一种回转式污染土热解析实验装置,其特征在于,在回转窑的出料端设有连通所述燃烧器的燃烧混合室,在所述燃烧混合室设有热解析气氛气体输入口,所述热解析气氛气体输入口通过设有减压阀和流量控制阀的管道连接热解析气氛气体的气源。
7.根据权利要求1所述的一种回转式污染土热解析实验装置,其特征在于,所述回转窑的回转中心线与水平面之间设有2°~7°的可调节倾角。
8.根据权利要求1所述的一种回转式污染土热解析实验装置,其特征在于,所述回转窑的加热温度不低于1600℃;在回转窑的前部、中部和后部各设有一个测温点,在所述测温点设有温度传感器。
9.一种污染土热解析实验方法,所述方法采用权利要求1所述的一种回转式污染土热解析实验装置,其特征在于,所述热解析实验方法包括:
(1)将污染土分为四类:低沸点有机物类污染土、中等沸点有机物污染土、含有汞的污染土、高沸点有机物类污染土;
(2)将污染土加热至热解析实验温度范围,低沸点有机物类污染土的所述热解析温度范围为100℃~240℃,中等沸点有机物污染土和含有汞的污染土的热解析温度范围为200℃~400℃,高沸点有机物类污染土的热解析温度范围为400℃~1600℃;
(3)使污染土在所述热解析实验温度下保持至少30min;
(4)在热解析过程中加入热解析气氛气体,热解析气氛气体包括氧气、二氧化碳、水蒸气、氮气。
10.根据权利要求9所述的一种污染土热解析实验方法,其特征在于,所述低沸点有机物类污染土是含有苯、甲苯、氯仿、酯类、酮类、脂肪烃、醇类的污染土,对低沸点有机物类污染土在所述热解析温度范围内进行多次热解析实验,每次热解析实验的温度间隔为10℃,低沸点有机物类污染土的热解析气氛气体为空气;
所述中等沸点有机物污染土中含有多种有机溶剂类物质的污染土,所述有机溶剂类物质包括芴、芘、蒽,对中沸点有机物类污染土在所述热解析温度范围内进行多次热解析实验,每次热解析实验的温度间隔为20℃,中沸点有机物类污染土的热解析气氛气体为氧气2.9~3.3%、二氧化碳24.0~24.5%、水蒸气7.6~8.0%,其余为氮气;
对所述含有汞的污染土在所述热解析温度范围内进行多次热解析实验,每次热解析实验的温度间隔为20℃,中沸点有机物类污染土的热解析气氛气体为氧气2.9~3.3%、二氧化碳24.0~24.5%、水蒸气7.6~8.0%,其余为氮气;
所述高等沸点有机物污染土中含有多芳环物质的污染土,所述多芳环物质包括苯并芘,二苯并蒽、有机农药BHC、DDT,对高沸点有机物类污染土在所述热解析温度范围内进行多次热解析实验,每次热解析实验的温度间隔不大于50℃,高沸点有机物类污染土的热解析气氛气体为氧气2.5~3.0%、二氧化碳24.8~25.3%、水蒸气8.0~8.5%,其余为氮气。
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